PERANAN BAKTERI

DALAM PEMBUATAN BIOGAS

NAMA : Anatyara Safitri

NIM : 0904015015

SMESTER : III/B

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA

JAKARTA

2010

I. PENDAHULUAN

Tidak semua bakteri yang kita ketahui bersifat merugikan, banyak

jenis bakteri yang membantu berbagi proses kehidupan serta mampu

menghasilkan berbagai produk yang berguna bagi manusia.

Kemampuan bakteri untuk menguraikan zat-zat organik dapat

dipergunakan untuk menguraikan sampah-sampah dan kotoran ternak.

Melalui biokonversi, limbah organik seperti tinja, sampah domestik dan

limbah pertanian dapat dikonversi menjadi bioenergi. Bioenergi

merupakan gas kompleks yang terdiri dari Metana, karbondioksida, Asam

sulfida, dan gas-gas lainnya. Biokonversi limbah organik ini melibatkan

proses fermentasi. Proses biokonversi seperti ini dikenal pula sebagai

proses Pencernaan Anaerob. Proses biokonversi secara alami terjadi

pula di alam, yakni dalam pembentukan gas rawa atau sebagai produk

samping dari pencernaan hewan, khususnya hewan-hewan pemamah

biak. Gas rawa sebenarnya merupakan gas metan yang terbentuk dari

bahan-bahan organik tanaman melalui proses dekomposisi tanaman oleh

bakteri. Selanjutnya, gas ini dikeluarkan dari rawa dan dalam kondisi

tertentu dapat terbakar secara spontan. Gas ini secara ekonomi

merupakan bahan bakar penting yang dapat digunakan sebagai pengganti

bahan bakar minyak, tetapi karena tumbuhan yang didekomposisi secara

alami jumlahnya terbatas, maka perlu dicari bahan baku dan teknologi

penggantinya.

Pembentukan gas pada hewan pemamah biak terjadi di dalam

lambung dan berlangsung bersamaan dengan proses pencernaan

makanan. Di dalam lambung, bahan-bahan berselulosa dari rumput-

rumputan atau bahan lain yang menjadi makanan hewan pemamah biak

dengan penambahan air diubah menjadi asam organik. Asam organik ini

selanjutnya diurai secara anaerob menjadi gas metan dan karbondioksida.

Diperkirakan sekitar 75 jutan ton gas metan dikeluarkan oleh hewan

pemamah biak setiap tahunnya.

Proses pembuatan gas metan secara anaerob melibatkan interaksi

kompleks dari sejumlah bakteri yang berbeda, protozoa maupun jamur.

Beberapa bakteri yang terlibat adalah Bacteroides, Clostridium

butyrinum, Escericia coli dan beberapa bakteri usus lainnya,

Methanobacterium, dan Methanobacillus. Dua bakteri terakhir

merupakan bakteri utama penghasil metan dan hidup secara anaerob.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada proses pembuatan biogas melibatkan mikroorganisme yaitu:

A. Bakteri

Bakteri adalah suatu mikroorganisme prokariotik, yaitu tidak

mempunyai membran inti sel. Pada umumnya bakteri mempunyai ukuran

sel 0,5-1,0 µm kali 2,0-5,0 µm, dan terdiri dari tiga bentuk dasar yaitu

berbentuk bulat atau kokus, berbentuk batang atau basilus, dan berbentuk

spiral. [1]

STRUKTUR SEL BAKTERI

1. Dinding sel

Merupakan struktur yang melindungi

protoplasma dari kerusakan. Dinding sel

mengandung peptidoglikan yaitu suatu

struktur rantai yang terdiri dari turunan-

turunan gula yaitu N-asetilglukosamin

dan asam N-asetilmuramat serta

beberapa asam amino yaitu L-alanin, D-

alanin, asam D-glutamat, dan lisin atau asam diaminopimelat. [1]

2. Sitoplasma

Istilah sitoplasma secara tradisional digunakan untuk memerikan

segala sesuatu didalam sel kecuali nukleus. Namun sebagian besar

fungsi sitoplasma itu merupakan fungsi organel-organel yang terdapat

didalamnya. [2]

3. Membran sitoplasma

Terletak diantara sitoplasma dan dinding sel. Membran sitoplasma

tersusun oleh fosfolipid dan protein, sehingga membentuk membran

Gambar bentuk bakteri

berlapis ganda yang mengandung grup hidrofobik dan grup hidrofilik

atau ionik. [1]

4. Organela

Beberapa jenis bakteri bersifat motil yaitu dapat bergerak. Alat

geraknya disebut flagela, terletak dipermukaan sel. Ukuran flagel yaitu

sekitar 20 nm. Macam-macam flagel yaitu:

Flagel tidak dapat dilihat dengan mikroskop elektron dengan cara

pembayangan atau dengan pewarnaan negatif. [1]

Selain flagel ada juga bakteri yang mempunyai pili, yaitu

menyerupai flagel tapi fungsinya bukan untuk pergerakan. Ukuran pili

jauh lebih kecil dibandingkan flagela. [1] Pili berfungsi untuk

penempelan pada suatu permukaan sel atau substrat dan berfungsi

untuk konjugasi.

5. Endospora

Merupakan struktur spesifik yang ditemukan pada beberapa jenis

bakteri. Kandungan air endospora sangat rendah bila dibandingkan

dengan sel vegetatifnya oleh karena itu endospora berbentuk sangat

padat dan refraktil bila dilihat dibawah mikroskop. Endospora sangat

sukar diwarnai dengan pewarna biasa, oleh karena itu harus

digunakan pewarna spesifik, dan yang biasa digunakan adalah hijau

malasit. Setiap sel bakteri hanya dapat membentuk satu spora. [1]

6. Kapsul

Terdiri dari polisakarida, polipeptida atau kompleks polisakarida-

protein. Kapsul bukan merupakan organ terpenting untuk kehidupan

sel, sel yang tidak dapat

memproduksi kapsul masih

bisa bertahan hidup. Meskipun kapsul tidak berperan dalam

pertumbuhan sel, kemungkinan kapsul berperan dalam menyesuaikan

diri dengan lingkungannya. [1]

REPRODUKSI BAKTERI

1. Pembelahan biner adalah jenis pembelahan

sel yang secara umum dilakukan bakteri satu

sel untuk mereproduksi secara aseksual.

Pada proses ini, satu kromosom sel yang

telah bereplikasi dibagi kedalam setiap kedua

sel anak yang dipisahkan oleh jepitan

membran plasma. [3]

2. Konjugasi adalah jenis perkawinan yang dilakukan bakteri dengan

pemindahan DNA antara kedua sel yang mempunyai hubungan

sementara. [3]

RESPIRASI BAKTERI

Respirasi yang menggunakan oksigen sebagai penerima elektron

disebut respirasi aerobik. Sedangkan yang menggunakan senyawa

anorganik sebagai penerima elektron disebut respirasi anaerobik. [1]

1. Respirasi aerobik

Pada respirasi aerobik, oksigen bertindak sebagai aseptor hidrogen,

dan reaksi oksigen dengan hidrogen akan membentuk air. Dengan

kata lain, respirasi aerobik adalah reaksi oksidasi substrat menjadi CO2

dan air, membentuk energi dalam bentuk ATP. [1]

2. Respirasi anaerobik

Beberapa bakteri tidak menggunakan oksigen sebagai oksidan, tetapi

menggunakan senyawa anorganik seperti sulfat, dan nitrat. Proses

demikian disebut respirasi anaerobik. [1]

B. Archaebakteria

Beberapa diantara mereka memiliki sifat-sifat yang dapat

memungkinkan mereka menjadi salah satu

bentuk-bentuk kehidupan yang pertama di

bumi. Archaebakteria menyerupai bakteri

lainnya. Merka prokariotik, memiliki dinding sel

tetapi sama sekali tidak terbuat dari

peptidoglikan seperti bakteri yang lain. [4]

Diantara kelompok arkaebakteria yang

paling menyebar ialah gugus yang dinamakan metanogen. Metanogen

merupakan hemoautotrof yang memperoleh keperluan metabolismenya

dengan menghasilkan metana dari karbon dioksida dan nitrogen. [4]

4H2 + CO2-CH4 + 2H2O

Metanogen ini anaerob dan mungkin dapat bertahan dalam kondisi

yang diduga telah ada dibumi massa awal. Sekarang mereka hidup ditepi

rawa bisa dinamakan gas rawa. Metanogen juga menghuni rumen sapi,

terdapat pada hidrogen fan karbon dioksida yang dihasilkan

mikroorganisme lain yang hidup disitu. [4]

Archaebacteria adalah jenis yang menghuni habitat seperti laut mati

dan great salt lake. Archaebacteria juga ditemukan dalam air asam dari

beberapa mata air blerang panas. [4]

III. PEMBAHASAN

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau

fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; kotoran

manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah

biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam

kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan

Great salt lake

karbon dioksida. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan

maupun untuk menghasilkan listrik. [5]

Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer

digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar

dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus

mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar

akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi

yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit.

Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen

limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya

dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida.

Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh

fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan

menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan

pembakaran bahan bakar fosil. [5]

Sejak tahun 1970an, Denmark telah melakukan riset,

pengembangan, dan aplikasi teknologi ini; mereka tercatat memiliki 20

instalasi pengolahan biogas tersentralisasi (centralized plant) dan 35

instalasi farming plant. China juga telah membangun 7 juta unit reaktor

biogas pada tahun 1980 an, sedangkan India juga mencanangkan tak

kurang dari 400,000 reaktor biogas pada kurun waktu yang sama. [6]

Teknologi biogas pada dasarnya memanfaatkan proses

pencernaan yang dilakukan oleh bakteri methanogen yang produknya

berupa gas methana (CH4). Gas methana hasil pencernaan bakteri

tersebut bisa mencapai 60% dari keseluruhan gas hasil reaktor biogas,

sedangkan sisanya didominasi CO2. Bakteri ini bekerja dalam lingkungan

yang tidak ada udara (anaerob), sehingga proses ini juga disebut sebagai

pencernaan anaerob (anaerob digestion). [6]

Bakteri methanogen akan secara natural berada dalam limbah

yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, manusia, dan

sampah organik rumah tangga. Keberhasilan proses pencernaan

bergantung pada kelangsungan hidup bakteri methanogen di dalam

reaktor, sehingga beberapa kondisi yang mendukung berkembangbiaknya

bakteri ini di dalam reaktor perlu diperhatikan, misalnya temperatur,

keasaman, dan jumlah material organik yang hendak dicerna. [6]

TAHAP PENCERNAAN MATERIAL ORGANIK

1. Hidrolisis.

Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi

bentuk yang lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars),

asam amino, dan asam lemak. [6]

2. Asidogenesis.

Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia,

karbon dioksida, dan hidrogen sulfida. [6]

3. Asetagenesis.

Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogenesis;

menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat. [6]

4. Methanogenesis.

Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan,

yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya

untuk menghasilkan gas methana (CH4). Hasil lain dari proses ini

berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya. [6]

Di dalam reaktor biogas, terdapat dua jenis bakteri yang sangat

berperan, yakni bakteri asam dan bakteri methan. Kedua jenis bakteri ini

perlu eksis dalam jumlah yang berimbang. Kegagalan reaktor biogas bisa

dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri methan terhadap bakteri

asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang

dari 7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri

methan. Keasaman substrat/media biogas dianjurkan untuk berada pada

rentang pH 6.5 s/d 8. Bakteri methan ini juga cukup sensitif dengan

temperatur. Temperatur 35 oC diyakini sebagai temperatur optimum untuk

perkembangbiakan bakteri methan. [6]

IV. PENUTUP

Tidak semua mikroorganisme diduniaini bersifat merugkan.

Salahsatu contohnya adalah bakteri yang bias dimanfaatkan untuk

pembuatan biogas. Selain biogas, bakteri juga dapat di bermanfaat dalam

rekayasa genetika, bidang industri dan pangan. Contohnya adalah

Acetobacter penghasil asam cuka, Lactobacillus bulgaricus untuk

membuat yoghurt dan lain sebagainya.

Biogas yang telah terkumpul di dalam digester

DAFTAR PUSTAKA

Fardiaz, Srikandi. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. Gramedia Pustaka

Utama. Jakarta

Kimball, John W. 1983. Biologi Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Bresnick, Stephen. 1996. Intisari Biologi. Hipokrates. Jakarta.

Kimball, John W. 1983. Biologi Jilid 3. Erlangga. Jakarta.

http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas#cite_note-1

http://www.kamusilmiah.com/teknologi/reaktor-biogas-skala-

kecilmenengah/